激光雷达遥感技术及其应用

《激光雷达遥感技术及其应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、激光雷达遥感技术及其应用【内容提要】激光以其单色性、高亮度和良好的方向性的特点，广泛的运用于测距，测速，大气研宂,海洋研宂，军事等领域。由于通过激光技术既是一种主动遥感技术，还可以同时获得地球表明的空间特征和物理特性，具有被动光学遥感无法替代的作用。近年来，随着激光技术的水平不断发展，激光技术被越来越多地应用在空间遥感中。本文将介绍激光遥感技术的特点以及它在军事上应用。【关键词】遥感激光技术雷达军事激光具有单色性好、方向性强和能量集中等优点，利用激光进行遥感侦察，具有灵敏度高、分辨率好、分析速度快的优点，所以自20世纪70年代初以来，运用激光进行遥感侦察的

2、技术和仪器发展很快。激光雷达是以发射激光束探测目标的位罝、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲，与微波雷达没有根本的区别：向目标发射探测信号（激光束），然后将接收到的从目标反射回来的信号（0标回波）与发射信号进行比较，作适当处理后，就可获得目标的有关信息，如R标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数，从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别。一、激光雷达的特点与普通微波雷达相比，激光雷达由于使用的是激光束，工作频率较微波高了许多，因此带來了很多特点，主要有：（1）分辨率高激光雷达可以获得极H的角度、距离和速度分辨率。通常角分辨率不低于0.lmar

3、d也就是说可以分辨3km距离上相距0.3m的两个目标（这是微波雷达无论如何也办不到的），并可同吋跟踪多个目标；距离分辨率可达0.1m;速度分辨率能达到10m/s以内。距离和速度分辨率高，意味着可以利用距离一一多谱勒成像技术來获得目标的清晰图像。分辨率高，是激光雷达的最显著的优点,其多数应用都是基于此。（2）隐蔽性好、抗有源干扰能力强激光直线传播、方向性好、光束非常窄，只有在其传播路径上才能接收到，因此敌方截获非常困难，且激光雷达的发射系统（发射望远镜）口径很小，可接收区域窄，有意发射的激光干扰信号进入接收机的概率极低；另外，与微波雷达易受自然界广泛存在的电

4、磁波影响的情况不同，A然界中能对激光雷达起干扰作用的信号源不多，因此激光雷达抗有源干扰的能力很强,适于工作在日益复杂和激烈的信息战环境屮。（3）低空探测性能好微波雷达由于存在各种地物回波的影响，低空存在有一定区域的盲区（无法探测的区域）。而对于激光雷达来说，只有被照射的0标j会产生反射，完全不存在地物回波的影响，因此可以"零高度"工作，低空探测性能较微波雷达强了许多。（4）体积小、质量轻通常普通微波雷达的体积庞大，整套系统质呈数以吨记，光天线口径就达儿米甚至儿十米。而激光雷达就要轻便、灵巧得多，发射望远镜的口径•般只有厘米级，整套系统的质量最小的只有几十公

5、斤，架设、拆收都很简便。而且激光雷达的结构相对简单，维修方便，操纵容易，价格也较低。二、激光雷达的缺点首先，工作时受天气和大气影响大。激光一般在晴朗的天气里衰减较小，传播距离较远。而在大雨、浓烟、浓雾等坏天气里，衰减急剧加大，传播距离大受影响。如工作波长为10.6Mm的co2激光，是所有激光中大气传输性能较好的，在坏天气的衰减是晴天的6倍。地面或低空使用的co2激光雷达的作用距离,晴天为10—20km，而坏天气则降至1km以内。而且,大气环流还会使激光光束发生畸变、抖动，直接影响激光雷达的测量精度。其次，由于激光雷达的波束极窄，在空间搜索目标非常困难，直接

6、影响对非合作0标的截获概率和探测效率，只能在较小的范围内搜索、捕获目标，因而激光雷达较少单独直接应用于战场进行目标探测和搜索。三、激光雷达遥感技术的应用(1)直升机障碍物规避激光雷达目前，激光雷达在低空飞行直升机障碍物规避、化学/生物战剂探测和水下目标探测等方面己进入实用阶段，其它军事应用研宂亦日趋成熟。直升机在进行低空巡逻飞行时，极易与地面小山或建筑物相撞。为此，研制能规避地面障碍物的直升机机载雷达是人们梦寐以求的愿望。目前，这种雷达己在美図、德国和法国获得了成功。美国研制的直升机超低空飞行障碍规避系统，使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器可检测直升

7、机前很宽的空域，地囬障碍物信息实时显示在机载平视显示器或头盔显示器上，为安全飞行起了很大的保障作用。法国达索电子公司和英国马可尼公司联合研制的吊舱载CLAKA激光雷达具有多种功能,采用CO2激光器。不但能探测标杆和电缆之类的障碍，还具有地形跟踪、H标测距和指示、活动目标指示等功能，适用于飞机和直升机。(2)侦察用成像激光雷达激光雷达分辨率高，可以采集三维数据，如方位角-俯仰角-距离、距离-速度-强度，并将数据以阁像的形式显示，获得辐射儿何分布阁像、距离选通阁像、速度阁像等，有潜力成为重要的侦察手段。法国雷锡昂公司研制的ILR100激光雷达，安装在高性能飞机

8、和无人机上，在待侦察地区的上空以120〜460m的高度飞行，用Ga